KR20220085109A - 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판; 상기 기판 상에 배치되는 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 배치되는 제2 전극; 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 발광층; 및 상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 위치하고, 제1 물질, 및 상기 제1 물질과 상이한 제2 물질이 혼합된 제1 혼합층을 포함하는 정공수송층;을 구비하고, 상기 제1 물질의 최고 점유 분자 궤도(HOMO, Highest Occupied Molecular Orbital) 에너지 준위와 상기 제2 물질의 최고 점유 분자 궤도(HOMO, Highest Occupied Molecular Orbital) 에너지 준위의 차이의 절대값이 0.3 eV 이하인, 표시 장치가 제공된다.
Description
본 발명은 표시 장치, 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 표시 장치의 특성을 유지하면서 표시 장치의 제조 원가를 절감시킬 수 있는 표시 장치, 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
유기 발광 소자(organic light emitting diode)는 자체 발광형 소자로서 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라, 응답시간이 빠르며, 휘도, 구동전압 및 응답속도 특성이 우수하고 다색화가 가능하다는 장점을 가지고 있다.
일반적인 유기발광소자는 기판 상부에 애노드가 형성되어 있고, 애노드 상부에 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 캐소드가 순차적으로 형성되어 있는 구조를 가질 수 있다.
유기발광소자의 구동 원리는 다음과 같다. 애노드 및 캐소드 간에 전압을 인가하면, 애노드로부터 주입된 정공은 정공수송층을 경유하여 발광층으로 이동하고, 캐소드로부터 주입된 전자는 전자수송층을 경유하여 발광층으로 이동한다. 상기 정공 및 전자와 같은 캐리어들은 발광층 영역에서 재결합하여 엑시톤(exiton)을 생성한다. 이 엑시톤이 여기 상태에서 기저 상태로 변하면서 광이 생성된다.
본 발명은 정공수송층의 구조, 및 재료를 변화시켜 표시 장치의 제조 원가를 절감시키는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 배치되는 제1 전극; 상기 제1 전극 상에 배치되는 제2 전극; 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 발광층; 및 상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 위치하고, 제1 물질, 및 상기 제1 물질과 상이한 제2 물질이 혼합된 제1 혼합층을 포함하는 정공수송층;을 구비하고, 상기 제1 물질의 최고 점유 분자 궤도(HOMO, Highest Occupied Molecular Orbital) 에너지 준위와 상기 제2 물질의 최고 점유 분자 궤도(HOMO, Highest Occupied Molecular Orbital) 에너지 준위의 차이의 절대값이 0.3 eV 이하인, 표시 장치가 제공된다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 물질의 상태 밀도(DOS, Density Of States)와 상기 제2 물질의 상태 밀도(DOS, Density Of States)는 적어도 일부 중첩될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 물질의 상태 밀도의 표준편차와 상기 제2 물질의 상태 밀도의 표준편차의 합은 0.3 eV 이상일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 정공수송층은, 상기 제1 전극과 상기 제1 혼합층 사이에 위치하고, 상기 제1 물질로 구비된 제1 정공수송층, 및 상기 제1 혼합층과 상기 제2 전극 사이에 위치하고 상기 제1 물질로 구비된 제2 정공수송층을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 혼합층은 제1 부분, 및 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 부분 내의 상기 제1 물질의 비율은 상기 제1 부분의 하부에서 상기 제1 부분의 상부로 갈수록 점진적으로 감소하고, 상기 제2 부분에서 상기 제1 물질의 비율은 상기 제2 부분의 하부에서 상기 제2 부분의 상부로 갈수록 점진적으로 증가할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 부분은 상기 제1 정공수송층과 서로 접촉하고, 상기 제2 부분은 상기 제2 정공수송층과 서로 접촉할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 정공수송층은, 제1 혼합층과 제2 정공수송층 사이에 위치하고 상기 제2 물질로 구비된 제3 정공수송층, 및 상기 제3 정공수송층과 상기 제2 정공수송층 사이에 위치하고 상기 제1 물질과 상기 제2 물질이 혼합된 제2 혼합층을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 혼합층 내에서 상기 제1 물질의 비율은 상기 제1 혼합층의 하부에서 상기 제1 혼합층의 상부로 갈수록 점진적으로 감소할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 정공수송층과 상기 제1 혼합층은 서로 접촉하고, 상기 제1 혼합층과 상기 제3 정공수송층은 서로 접촉할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제2 혼합층 내에서 상기 제1 물질의 비율은 상기 제2 혼합층의 하부에서 상기 제2 혼합층의 상부로 갈수록 점진적으로 증가할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제2 정공수송층과 상기 제2 혼합층은 서로 접촉하고, 상기 제2 혼합층과 상기 제3 정공수송층은 서로 접촉할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 정공수송층은 상기 제1 혼합층과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 제2 혼합층, 및 상기 제2 혼합층과 상기 제2 전극 사이에 위치하고 상기 제2 물질로 구비된 제1 정공수송층을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 혼합층 내의 상기 제1 물질의 비율은 상기 제1 혼합층의 하부에서 상기 제1 혼합층의 상부로 갈수록 점진적으로 감소할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제2 혼합층 내의 상기 제1 물질의 비율은 상기 제2 혼합층의 하부에서 상기 제2 혼합층의 상부로 갈수록 점진적으로 증가할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 혼합층과 상기 제1 정공수송층은 서로 접촉하고, 상기 제1 정공수송층과 상기 제2 혼합층은 서로 접촉할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 및 제1 방향으로 왕복 운동하는 제1 증착원을 이용하여 제1 물질을 상기 제1 전극으로 분사하고, 상기 제1 방향으로 왕복 운동하는 제2 증착원을 이용하여 제2 물질을 상기 제1 전극으로 분사하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 물질의 최고 점유 분자 궤도(HOMO, Highest Occupied Molecular Orbital) 에너지 준위와 상기 제2 물질의 최고 점유 분자 궤도(HOMO, Highest Occupied Molecular Orbital) 에너지 준위의 차이의 절대값이 0.3 eV 이하인, 표시 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 물질의 상태 밀도(DOS, Density Of States)와 상기 제2 물질의 상태 밀도(DOS, Density Of States)는 적어도 일부 중첩될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 물질의 상태 밀도의 표준편차와 상기 제2 물질의 상태 밀도의 표준편차의 합은 0.3 eV 이상일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 증착원을 이용하여 상기 제1 물질을 상기 제1 전극으로 분사, 및 상기 제2 증착원을 이용하여 상기 제2 물질을 상기 제1 전극으로 분사하는 단계는, 상기 제1 물질로 구비된 제1 정공수송층, 상기 제1 물질과 상기 제2 물질이 혼합된 제1 혼합층, 및 상기 제1 물질로 구비된 제2 정공수송층을 포함하는 정공수송층을 형성하는 단계일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 정공수송층은 상기 제1 혼합층과 상기 제2 정공수송층 사이에 위치하는 제2 혼합층, 및 상기 제1 혼합층과 상기 제2 혼합층 사이에 위치하는 제3 정공수송층을 더 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이종의 재료를 이용하여 정공수송층을 형성함으로써, 표시 장치의 특성을 유지하면서 표시 장치의 제조 원가를 절감시킬 수 있는 표시 장치, 및 그 제조 방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정된 것은 아니다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치에 포함될 수 있는 화소의 등가회로도들이다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 6은 도 5의 A 부분을 확대한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 제1 물질과 제2 물질의 상태 밀도(DOS, Density Of States)를 도시한 그래프이다.
도 8은 실시예와 비교예의 전류 밀도에 따른 효율을 도시한 그래프이다.
도 9는 실시예와 비교예의 전압에 따른 휘도를 도시한 그래프이다.
도 10은 도 5의 A 부분을 확대한 도면이다.
도 11은 도 5의 A 부분을 확대한 도면이다.
도 12 및 도 13은 일 실시예에 따른 표시 장치에 제조 방법을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 14는 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 간략하게 도시한 도면이다.
도 15, 및 도 16은 일 실시예에 따른 표시 장치의 정공수송층을 증착하는 과정을 설명하기위해 도시한 도면들이다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치에 포함될 수 있는 화소의 등가회로도들이다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 6은 도 5의 A 부분을 확대한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 제1 물질과 제2 물질의 상태 밀도(DOS, Density Of States)를 도시한 그래프이다.
도 8은 실시예와 비교예의 전류 밀도에 따른 효율을 도시한 그래프이다.
도 9는 실시예와 비교예의 전압에 따른 휘도를 도시한 그래프이다.
도 10은 도 5의 A 부분을 확대한 도면이다.
도 11은 도 5의 A 부분을 확대한 도면이다.
도 12 및 도 13은 일 실시예에 따른 표시 장치에 제조 방법을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 14는 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 간략하게 도시한 도면이다.
도 15, 및 도 16은 일 실시예에 따른 표시 장치의 정공수송층을 증착하는 과정을 설명하기위해 도시한 도면들이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예를 들어, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 "A 및/또는 B"는 A이거나, B이거나, A와 B인 경우를 나타낸다. 또한, 본 명세서에서 "A 및 B 중 적어도 어느 하나"는 A이거나, B이거나, A와 B인 경우를 나타낸다.
이하의 실시예에서, 배선이 "제1 방향 또는 제2 방향으로 연장된다"는 의미는 직선 형상으로 연장되는 것뿐 아니라, 제1 방향 또는 제2 방향을 따라 지그재그 또는 곡선으로 연장되는 것도 포함한다.
이하의 실시예들에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다. 이하의 실시예들에서, "중첩"이라 할 때, 이는 "평면상" 및 "단면상" 중첩을 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(1)는 표시영역(DA), 및 표시영역(DA)의 주변에 배치되는 주변영역(PA)을 포함할 수 있다. 주변영역(PA)은 표시영역(DA)을 적어도 일부 둘러쌀 수 있다. 표시 장치(1)는 표시영역(DA)에 배치된 화소(P)들에서 방출되는 빛을 이용하여 이미지를 제공할 수 있으며, 주변영역(PA)은 이미지가 표시되지 않는 비표시영역일 수 있다.
이하에서는, 일 실시예에 따른 표시 장치(1)로서, 유기 발광 표시 장치를 예로 하여 설명하지만, 표시 장치는 이에 제한되지 않는다. 일 실시예에서, 표시 장치(1)는 무기 발광 표시 장치(Inorganic Light Emitting Display 또는 무기 EL Display)이거나, 양자점 발광 표시 장치(Quantum dot Light Emitting Display)와 같은 표시 장치일 수 있다. 예컨대, 표시 장치(1)에 구비된 표시요소의 발광층은 유기물을 포함하거나, 무기물을 포함하거나, 양자점을 포함하거나, 유기물과 양자점을 포함하거나, 무기물과 양자점을 포함할 수 있다.
도 1에서는 플랫한 표시면을 구비한 표시 장치(1)를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 표시 장치(1)는 입체형 표시면 또는 커브드 표시면을 포함할 수도 있다.
표시 장치(1)가 입체형 표시면을 포함하는 경우, 표시 장치(1)는 서로 다른 방향을 지시하는 복수의 표시영역을 포함하고, 예컨대, 다각 기둥형 표시면을 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 표시 장치(1)가 커브드 표시면을 포함하는 경우, 표시 장치(1)는 플렉서블, 폴더블, 롤러블 표시 장치 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 1에서는 핸드폰 단말기에 적용될 수 있는 표시 장치(1)를 도시하였다. 도시하지는 않았으나, 메인보드에 실장된 전자모듈, 카메라 모듈, 전원모듈 등이 표시 장치(1)와 함께 브라켓/케이스 등에 배치됨으로써 핸드폰 단말기를 구성할 수 있다. 특히, 표시 장치(1)는 텔레비전, 모니터 등과 같은 대형 전자장치를 비롯하여, 태블릿, 자동차 네비게이션, 게임기, 스마트 와치 등과 같은 중소형 전자장치 등에 적용될 수 있다.
도 1에서는 표시 장치(1)의 표시영역(DA)이 사각형인 경우를 도시하였으나, 표시영역(DA)의 형상은 원형, 타원 또는 삼각형이나 오각형 등과 같은 다각형일 수 있다.
표시 장치(1)는 표시영역(DA)에 배치된 화소(P)들을 포함할 수 있다. 화소(P)들 각각은 유기발광소자(Organic Light-Emitting Diode, OLED)를 포함할 수 있다. 화소(P)들 각각은 유기발광소자(OLED)를 통해 예컨대, 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 빛을 방출할 수 있다. 화소(P)라 함은 전술한 바와 같이 적색, 녹색, 청색, 백색 중 어느 하나의 색상의 빛을 방출하는 화소로 이해할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 2를 참조하면, 표시 장치(1)는 표시영역(DA)에 배치된 화소(P)들을 포함할 수 있다. 각 화소(P)는 주변영역(PA)에 배치된 외곽회로들과 전기적으로 연결될 수 있다. 주변영역(PA)에는 제1 스캔 구동회로(110), 제1 발광 구동회로(115), 제2 스캔 구동회로(120), 단자(140), 데이터 구동회로(150), 제1 전원공급배선(160), 및 제2 전원공급배선(170)이 배치될 수 있다.
제1 스캔 구동회로(110)는 스캔선(SL)을 통해 각 화소(P)에 스캔신호를 제공할 수 있다. 제1 발광 구동회로(115)는 발광제어선(EL)을 통해 각 화소(P)에 발광제어신호를 제공할 수 있다. 제2 스캔 구동회로(120)는 표시영역(DA)을 사이에 두고 제1 스캔 구동회로(110)와 나란하게 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 표시영역(DA)에 배치된 화소(P)들 중 일부는 제1 스캔 구동회로(110)와 전기적으로 연결될 수 있고, 나머지는 제2 스캔 구동회로(120)와 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 스캔 구동회로(120)는 생략될 수도 있다.
제1 발광 구동회로(115)는 제1 스캔 구동회로(110)와 x 방향으로 이격되어 비표시영역(NDA) 상에 배치될 수 있다. 또한, 제1 발광 구동회로(115)는 제1 스캔 구동회로(110)와 y방향으로 교번하여 배치될 수도 있다.
단자(140)는 기판(100)의 일 측에 배치될 수 있다. 단자(140)는 절연층에 의해 덮이지 않고 노출되어 인쇄회로기판(PCB)과 전기적으로 연결될 수 있다. 인쇄회로기판(PCB)의 단자(PCB-P)는 표시 장치(1)의 단자(140)와 전기적으로 연결될 수 있다. 인쇄회로기판(PCB)은 제어부(미도시)의 신호 또는 전원을 표시 장치(1)로 전달할 수 있다. 제어부에서 생성된 제어신호는 인쇄회로기판(PCB)을 통해 제1 스캔 구동회로(110), 제1 발광 구동회로(115), 및 제2 스캔 구동회로(120)에 각각 전달될 수 있다. 제어부는 제1 연결배선(161) 및 제2 연결배선(171)을 통해 제1 전원공급배선(160) 및 제2 전원공급배선(170)에 각각 제1 전원전압(ELVDD), 및 제2 전원전압(ELVSS)을 제공할 수 있다. 제1 전원전압(ELVDD)은 제1 전원공급배선(160)과 연결된 구동전압선(PL)을 통해 각 화소(P)에 제공되고, 제2 전원전압(ELVSS)은 제2 전원공급배선(170)과 연결된 각 화소(P)의 제2 전극에 제공될 수 있다.
데이터 구동회로(150)는 데이터선(DL)에 전기적으로 연결될 수 있다. 데이터 구동회로(150)의 데이터신호는 단자(140)에 연결된 연결배선(151) 및 연결배선(151)과 연결된 데이터선(DL)을 통해 각 화소(P)에 제공될 수 있다.
도 2에서는 데이터 구동회로(150)가 인쇄회로기판(PCB)에 배치된 것을 도시하지만, 일 실시예에서, 데이터 구동회로(150)는 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 예컨대, 데이터 구동회로(150)는 단자(140)와 제1 전원공급배선(160) 사이에 배치될 수 있다.
제1 전원공급배선(160)은 표시영역(DA)을 사이에 두고 x 방향을 따라 나란하게 연장된 제1 서브배선(162) 및 제2 서브배선(163)을 포함할 수 있다. 제2 전원공급배선(170)은 일측이 개방된 루프 형상으로 표시영역(DA)을 부분적으로 둘러쌀 수 있다.
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 표시 장치에 포함될 수 있는 화소의 등가회로도들이다.
도 3을 참조하면, 화소회로(PC)는 유기발광소자(OLED)와 연결되어 화소들의 발광을 구현할 수 있다. 화소회로(PC)는 구동 박막트랜지스터(T1), 스위칭 박막트랜지스터(T2), 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다. 스위칭 박막트랜지스터(T2)는 스캔선(SL) 및 데이터선(DL)에 연결되며, 스캔선(SL)을 통해 입력되는 스캔신호(Sn)에 따라 데이터선(DL)을 통해 입력된 데이터신호(Dm)를 구동 박막트랜지스터(T1)로 전달할 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)는 스위칭 박막트랜지스터(T2) 및 구동전압선(PL)에 연결되며, 스위칭 박막트랜지스터(T2)로부터 전달받은 전압과 구동전압선(PL)에 공급되는 제1 전원전압(ELVDD)의 차이에 해당하는 전압을 저장할 수 있다.
구동 박막트랜지스터(T1)는 구동전압선(PL)과 스토리지 커패시터(Cst)에 연결되며, 스토리지 커패시터(Cst)에 저장된 전압 값에 대응하여 구동전압선(PL)으로부터 유기발광소자(OLED)를 흐르는 구동 전류를 제어할 수 있다. 유기발광소자(OLED)는 구동 전류에 의해 소정의 휘도를 갖는 빛을 방출할 수 있다.
도 3에서는 화소회로(PC)가 2개의 박막트랜지스터 및 1개의 스토리지 커패시터를 포함하는 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 4를 참조하면, 화소회로(PC)는 구동 박막트랜지스터(T1), 스위칭 박막트랜지스터(T2), 보상 박막트랜지스터(T3), 제1 초기화 박막트랜지스터(T4), 동작제어 박막트랜지스터(T5), 발광제어 박막트랜지스터(T6), 제2 초기화 박막트랜지스터(T7) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 포함할 수 있다.
도 4에서는, 각 화소회로(PC) 마다 신호선(SL, SL-1, SL+1, EL, DL)들, 초기화전압선(VL), 및 구동전압선(PL)이 구비된 경우를 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 일 실시예에서, 신호선(SL, SL-1, SL+1, EL, DL)들 중 적어도 어느 하나, 또는/및 초기화전압선(VL)은 이웃하는 화소회로들에서 공유될 수 있다.
구동 박막트랜지스터(T1)의 드레인전극은 발광제어 박막트랜지스터(T6)를 경유하여 유기발광소자(OLED)와 전기적으로 연결될 수 있다. 구동 박막트랜지스터(T1)는 스위칭 박막트랜지스터(T2)의 스위칭 동작에 따라 데이터신호(Dm)를 전달받아 유기발광소자(OLED)에 구동 전류를 공급할 수 있다.
스위칭 박막트랜지스터(T2)의 게이트전극은 스캔선(SL)과 연결되고, 소스전극은 데이터선(DL)과 연결될 수 있다. 스위칭 박막트랜지스터(T2)의 드레인전극은 구동 박막트랜지스터(T1)의 소스전극과 연결되어 있으면서 동작제어 박막트랜지스터(T5)를 경유하여 구동전압선(PL)과 연결될 수 있다.
스위칭 박막트랜지스터(T2)는 스캔선(SL)을 통해 전달받은 스캔신호(Sn)에 따라 턴 온 되어 데이터선(DL)으로 전달된 데이터신호(Dm)를 구동 박막트랜지스터(T1)의 소스전극으로 전달하는 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
보상 박막트랜지스터(T3)의 게이트전극은 스캔선(SL)에 연결될 수 있다. 보상 박막트랜지스터(T3)의 소스전극은 구동 박막트랜지스터(T1)의 드레인전극과 연결되어 있으면서 발광제어 박막트랜지스터(T6)를 경유하여 유기발광소자(OLED)의 제1 전극과 연결될 수 있다. 보상 박막트랜지스터(T3)의 드레인전극은 스토리지 커패시터(Cst)의 어느 하나의 전극, 제1 초기화 박막트랜지스터(T4)의 소스전극 및 구동 박막트랜지스터(T1)의 게이트전극과 함께 연결될 수 있다. 보상 박막트랜지스터(T3)는 스캔선(SL)을 통해 전달받은 스캔신호(Sn)에 따라 턴 온(turn on)되어 구동 박막트랜지스터(T1)의 게이트전극과 드레인전극을 서로 연결하여 구동 박막트랜지스터(T1)를 다이오드 연결(diode-connection)시킨다.
제1 초기화 박막트랜지스터(T4)의 게이트전극은 이전 스캔선(SL-1)과 연결될 수 있다. 제1 초기화 박막트랜지스터(T4)의 드레인전극은 초기화전압선(VL)과 연결될 수 있다. 제1 초기화 박막트랜지스터(T4)의 소스전극은 스토리지 커패시터(Cst)의 어느 하나의 전극, 보상 박막트랜지스터(T3)의 드레인전극 및 구동 박막트랜지스터(T1)의 게이트전극과 함께 연결될 수 있다. 제1 초기화 박막트랜지스터(T4)는 이전 스캔선(SL-1)을 통해 전달받은 이전 스캔신호(Sn-1)에 따라 턴 온 되어 초기화 전압(Vint)을 구동 박막트랜지스터(T1)의 게이트전극에 전달하여 구동 박막트랜지스터(T1)의 게이트전극의 전압을 초기화시키는 초기화 동작을 수행할 수 있다.
동작제어 박막트랜지스터(T5)의 게이트전극은 발광제어선(EL)과 연결될 수 있다. 동작제어 박막트랜지스터(T5)의 소스전극은 구동전압선(PL)과 연결될 수 있다. 동작제어 박막트랜지스터(T5)의 드레인전극은 구동 박막트랜지스터(T1)의 소스전극 및 스위칭 박막트랜지스터(T2)의 드레인전극과 연결되어 있다.
발광제어 박막트랜지스터(T6)의 게이트전극은 발광제어선(EL)과 연결될 수 있다. 발광제어 박막트랜지스터(T6)의 소스전극은 구동 박막트랜지스터(T1)의 드레인전극 및 보상 박막트랜지스터(T3)의 소스전극과 연결될 수 있다. 발광제어 박막트랜지스터(T6)의 드레인전극은 유기발광소자(OLED)의 제1 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 동작제어 박막트랜지스터(T5) 및 발광제어 박막트랜지스터(T6)는 발광제어선(EL)을 통해 전달받은 발광제어신호(En)에 따라 동시에 턴 온 되어 제1 전원전압(ELVDD)이 유기발광소자(OLED)에 전달되며, 유기발광소자(OLED)에 구동 전류가 흐르게 된다.
제2 초기화 박막트랜지스터(T7)의 게이트전극은 이후 스캔선(SL+1)에 연결될 수 있다. 제2 초기화 박막트랜지스터(T7)의 소스전극은 유기발광소자(OLED)의 제1 전극과 연결될 수 있다. 제2 초기화 박막트랜지스터(T7)의 드레인전극은 초기화전압선(VL)과 연결될 수 있다. 제2 초기화 박막트랜지스터(T7)는 이후 스캔선(SL+1)을 통해 전달받은 이후 스캔신호(Sn+1)에 따라 턴 온 되어 유기발광소자(OLED)의 제1 전극을 초기화시킬 수 있다.
도 4에서는, 제1 초기화 박막트랜지스터(T4)와 제2 초기화 박막트랜지스터(T7)가 각각 이전 스캔선(SL-1) 및 이후 스캔선(SL+1)에 연결된 경우를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 일 실시예에서, 제1 초기화 박막트랜지스터(T4) 및 제2 초기화 박막트랜지스터(T7)는 모두 이전 스캔선(SL-1)에 연결되어 이전 스캔신호(Sn-1)에 따라 구동할 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)의 다른 하나의 전극은 구동전압선(PL)과 연결될 수 있다. 스토리지 커패시터(Cst)의 어느 하나의 전극은 구동 박막트랜지스터(T1)의 게이트전극, 보상 박막트랜지스터(T3)의 드레인전극 및, 제1 초기화 박막트랜지스터(T4)의 소스전극에 함께 연결될 수 있다.
유기발광소자(OLED)의 제2 전극(예컨대, 캐소드)은 제2 전원전압(ELVSS)을 제공받을 수 있다. 유기발광소자(OLED)는 구동 박막트랜지스터(T1)로부터 구동 전류를 전달받아 발광할 수 있다.
화소회로(PC)는 도 4를 참조하여 설명한 박막트랜지스터 및 스토리지 커패시터의 개수 및 회로 디자인에 한정되지 않으며, 그 개수 및 회로 디자인은 다양하게 변경 가능하다.
도 5는 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
이하에서는 도 5를 참고하여 표시 장치(1)의 적층 구조를 간략하게 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 기판(100) 상에는 박막트랜지스터(TFT), 및 유기발광소자(OLED)가 배치될 수 있다.
기판(100)은 글라스재, 세라믹재, 금속재, 또는 플렉서블 또는 벤더블 특성을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 기판(100)은 폴리에테르술폰, 폴리아크릴레이트, 폴리에테르 이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아릴레이트, 폴리카보네이트 또는 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 등의 고분자 수지를 포함할 수 있다.
기판(100) 상에는 배리어층(103)이 배치될 수 있다. 배리어층(103)은 기판(100) 상에 배치되어 하부로부터 이물, 습기 또는 외기의 침투를 감소 또는 차단할 수 있다. 일 실시예에서, 배리어층(103)은 실리콘산화물(SiOX), 실리콘질화물(SiNX), 실리콘산질화물(SiOXNY), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2), 또는 아연산화물(ZnO) 등과 같은 무기 절연물을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 배리어층(103)은 생략될 수도 있다.
기판(100) 상에는 버퍼층(107)이 배치될 수 있다. 버퍼층(107)은 기판(100) 상에 위치하여 기판(100) 하부로부터 이물, 습기 또는 외기의 침투를 감소 또는 차단할 수 있고, 기판(100) 상에 평탄면을 제공할 수 있다. 버퍼층(107)은 실리콘산화물(SiOX), 실리콘질화물(SiNX), 실리콘산질화물(SiOXNY), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2), 또는 아연산화물(ZnO) 등과 같은 무기 절연물을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 버퍼층(107)은 실리콘산화물(SiOX) 또는 실리콘질화물(SiNX)로 구비될 수 있다. 또는, 버퍼층(107)은 실리콘산화물(SiOX), 및 실리콘질화물(SiNX) 다층 구조로 구비될 수도 있다.
버퍼층(107) 상에는 박막트랜지스터(TFT)가 배치될 수 있다. 박막트랜지스터(TFT)는 반도체층(134), 반도체층(134)과 중첩하는 게이트전극(136), 및 반도체층(134)과 전기적으로 연결되는 연결전극을 포함할 수 있다. 박막트랜지스터(TFT)는 유기발광소자(OLED)와 연결되어 유기발광소자(OLED)를 구동할 수 있다.
반도체층(134)은 버퍼층(107) 상에 배치되며, 게이트전극(136)과 중첩하는 채널영역(131), 및 채널영역(131)의 양측에 배치되되 채널영역(131)보다 고농도의 불순물을 포함하는 소스영역(132) 및 드레인영역(133)을 포함할 수 있다. 여기서, 불순물은 N형 불순물 또는 P형 불순물을 포함할 수 있다. 소스영역(132)과 드레인영역(133)은 연결전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
반도체층(134)은 산화물반도체 및/또는 실리콘반도체를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 반도체층(134)이 산화물반도체로 형성되는 경우, 예컨대 인듐(In), 갈륨(Ga), 주석(Sn), 지르코늄(Zr), 바나듐(V), 하프늄(Hf), 카드뮴(Cd), 게르마늄(Ge), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 및 아연(Zn)을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질의 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반도체층(134)은 ITZO(InSnZnO), IGZO(InGaZnO) 등일 수 있다. 일 실시예에서, 반도체층(134)이 실리콘반도체로 형성되는 경우, 예컨대 비정질 실리콘(a-Si) 또는 비정질 실리콘(a-Si)을 결정화한 저온 폴리 실리콘(Low Temperature Poly-Silicon; LTPS)을 포함할 수 있다.
반도체층(134) 상에는 제1 절연층(109)이 배치될 수 있다. 제1 절연층(109)은 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2) 또는 아연산화물(ZnO을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상의 무기 절연물을 포함할 수 있다. 제1 절연층(109)은 전술한 무기 절연물을 포함하는 단일층 또는 다층일 수 있다.
제1 절연층(109) 상에는 게이트전극(136)이 배치될 수 있다. 게이트전극(136)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 및 구리(Cu) 가운데 선택된 하나 이상의 금속으로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 게이트전극(136)은 게이트전극(136)에 전기적 신호를 인가하는 게이트라인과 연결될 수 있다.
게이트전극(136) 상에는 제2 절연층(111)이 배치될 수 있다. 제2 절연층(111)은 실리콘산화물(SiOX), 실리콘질화물(SiNX), 실리콘산질화물(SiOXNY), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2) 또는 아연산화물(ZnO)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상의 무기 절연물을 포함할 수 있다. 제2 절연층(111)은 전술한 무기 절연물을 포함하는 단일층 또는 다층일 수 있다.
제1 절연층(109) 상에는 스토리지 커패시터(Cst)가 배치될 수 있다. 스토리지 커패시터(Cst)는 하부전극(144), 및 하부전극(144)과 중첩되는 상부전극(146)을 포함할 수 있다. 스토리지 커패시터(Cst)의 하부전극(144)과 상부전극(146)은 제2 절연층(111)을 사이에 두고 중첩될 수 있다.
일 실시예에서, 스토리지 커패시터(Cst)의 하부전극(144)은 박막트랜지스터(TFT)의 게이트전극(136)과 중첩되며, 스토리지 커패시터(Cst)의 하부전극(144)이 박막트랜지스터(TFT)의 게이트전극(136)과 일체(一體)로서 구비될 수 있다. 일 실시예에서, 스토리지 커패시터(Cst)의 하부전극(144)은 박막트랜지스터(TFT)의 게이트전극(136)과 이격되어 별개의 독립된 구성요소로 제1 절연층(109) 상에 배치될 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)의 상부전극(146)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 및/또는 구리(Cu)를 포함할 수 있으며, 전술한 물질의 단일층 또는 다층일 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)의 상부전극(146) 상에는 제3 절연층(113)이 배치될 수 있다. 제3 절연층(113)은 실리콘산화물(SiO2), 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산질화물(SiON), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2) 또는 아연산화물(ZnO)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상의 무기 절연물을 포함할 수 있다. 제3 절연층(113)은 전술한 무기 절연물을 포함하는 단일층 또는 다층일 수 있다.
제3 절연층(113) 상에는 연결전극인 소스전극(137), 및 드레인전극(138)이 배치될 수 있다. 소스전극(137), 및 드레인전극(138)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti) 등을 포함하는 도전 물질을 포함할 수 있고, 상기의 재료를 포함하는 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다. 소스전극(137), 및 드레인전극(138)은 Ti/Al/Ti의 다층 구조로 이루어질 수 있다.
소스전극(137), 및 드레인전극(138) 상에는 제1 평탄화층(117)이 배치될 수 있다. 제1 평탄화층(117)은 유기 물질 또는 무기 물질로 이루어진 막이 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 일 실시예로, 제1 평탄화층(117)은 벤조시클로부텐(Benzocyclobutene, BCB), 폴리이미드(polyimide, PI), 헥사메틸디실록산(Hexamethyldisiloxane, HMDSO), 폴리메틸 메타크릴레이트(Poly(methy lmethacrylate), PMMA)나, 폴리스타이렌(Polystyrene, PS)과 같은 일반 범용고분자, 페놀계 그룹을 갖는 고분자 유도체, 아크릴계 고분자, 이미드계 고분자, 아릴에테르계 고분자, 아마이드계 고분자, 불소계고분자, p-자일렌계 고분자, 비닐알콜계 고분자 및 이들의 블렌드 등을 포함할 수 있다. 한편, 제1 평탄화층(117)은 실리콘산화물(SiOX), 실리콘질화물(SiNX), 실리콘산질화물(SiOXNY), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2) 또는 아연산화물(ZnO) 등을 포함할 수 있다. 제1 평탄화층(117)을 형성한 후, 평탄한 상면을 제공하기 위해서 화학적 기계적 폴리싱이 수행될 수 있다.
제1 평탄화층(117) 상에는 컨택메탈층(CM)이 배치될 수 있다. 컨택메탈층(CM)은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 티타늄(Ti) 등을 포함하며, 다층 또는 단층으로 형성될 수 있다. 컨택메탈층(CM)은 Ti/Al/Ti의 다층 구조로 이루어질 수 있다.
컨택메탈층(CM) 상에는 제2 평탄화층(119)이 배치될 수 있다. 제2 평탄화층(119)은 유기 물질 또는 무기 물질로 이루어진 막이 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 일 실시예로, 제2 평탄화층(119)은 제1 평탄화층(117)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 평탄화층(119)은 제1 평탄화층(117)과 상이한 물질을 포함할 수 있다. 제2 평탄화층(119)이 형성된 후, 평탄한 상면을 제공하기 위해서 화학적 기계적 폴리싱이 수행될 수 있다. 일 실시예로, 제2 평탄화층(119)은 생략될 수도 있다.
제2 평탄화층(119) 상에는 제1 전극(210), 정공수송층(220), 발광층(230) 및 제2 전극(240)을 포함하는 유기발광소자(OLED)가 배치될 수 있다. 제1 전극(210)은 제2 평탄화층(119)을 관통하는 컨택홀을 통해 컨택메탈층(CM)과 전기적으로 연결될 수 있고, 컨택메탈층(CM)은 제1 평탄화층(117)을 관통하는 컨택홀을 통해 박막트랜지스터(TFT)의 연결전극인 소스전극(137), 또는 드레인전극(138)과 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 유기발광소자(OLED)는 박막트랜지스터(TFT)와 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 평탄화층(119) 상에는 제1 전극(210)이 배치될 수 있다. 제1 전극(210)은 (반)투광성 전극 또는 반사 전극일 수 있다. 제1 전극(210)은 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 마그네슘(Mg), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 이들의 화합물 등으로 형성된 반사막과, 반사막 상에 형성된 투명 또는 반투명 전극층을 구비할 수 있다. 투명 또는 반투명 전극층은 인듐틴산화물(ITO; indium tin oxide), 인듐아연산화물(IZO; indium zinc oxide), 아연산화물(ZnO; zinc oxide), 인듐산화물(In2O3; indium oxide), 인듐갈륨산화물(IGO; indium gallium oxide) 및 알루미늄아연산화물(AZO; aluminum zinc oxide)을 포함하는 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상을 구비할 수 있다. 제1 전극(210)은 ITO/Ag/ITO로 적층된 구조로 구비될 수 있다.
제2 평탄화층(119) 상에는 화소정의막(180)이 배치될 수 있으며, 화소정의막(180)은 제1 전극(210)의 적어도 일부를 노출하는 개구를 가질 수 있다. 화소정의막(180)의 개구에 의해 노출된 영역을 발광영역(EA)으로 정의할 수 있다. 발광영역(EA)의 주변은 비발광영역(NEA)으로서, 비발광영역(NEA)은 발광영역(EA)을 둘러쌀 수 있다. 즉, 표시영역(DA)은 복수의 발광영역(EA) 및 이들을 둘러싸는 비발광영역(NEA)을 포함할 수 있다. 화소정의막(180)은 제1 전극(210), 및 제1 전극(210) 상부의 제2 전극(240) 사이의 거리를 증가시킴으로써, 제1 전극(210)의 가장자리에서 아크 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 화소정의막(180)은 예컨대, 폴리이미드, 폴리아마이드, 아크릴 수지, 벤조사이클로부텐, HMDSO(hexamethyldisiloxane) 및 페놀 수지 등과 같은 유기 절연 물질로, 스핀 코팅 등의 방법으로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 화소정의막(180) 상에는 스페이서(미도시)가 더 배치될 수 있다.
화소정의막(180)에 의해 적어도 일부가 노출된 제1 전극(210) 상에는 정공수송층(220)이 배치될 수 있다. 정공수송층(220) 상에는 발광층(230)이 배치될 수 있으며, 발광층(230) 상에는 제2 전극(240)이 배치될 수 있다.
도 6은 도 5의 A 부분을 확대한 도면이다.
도 5, 및 도 6을 참조하면, 정공수송층(220)은 제1 정공수송층(220a), 제1 혼합층(220b), 및 제2 정공수송층(220e)을 포함할 수 있다. 또한, 정공수송층(220)은 제1 혼합층(220b)과 제2 정공수송층(220e) 사이에 위치하는 제3 정공수송층(220c), 및 제3 정공수송층(220c)과 제2 정공수송층(220e) 사이에 위치하는 제2 혼합층(220d)을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 정공수송층(220a)과 제2 정공수송층(220e)은 제1 물질로 구비되고, 제3 정공수송층(220c)은 제1 물질과 상이한 제2 물질로 구비될 수 있다. 또한, 제1 혼합층(220b)과 제2 혼합층(220d)은 제1 물질과 제2 물질로 구비될 수 있다. 예컨대, 제1 혼합층(220b)과 제2 혼합층(220d)은 제1 물질과 제2 물질이 혼합된 층일 수 있다. 또는, 제1 혼합층(220b)과 제2 혼합층(220d)은 제1 물질과 제2 물질이 교번적으로 배치된 층일 수 있다. 이때, 제2 물질은 제1 물질에 비해 저렴한 물질일 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 제1 물질과 제2 물질의 상태 밀도(DOS, Density Of States)를 도시한 그래프이다.
각각의 물질들은 고유의 상태 밀도를 가지고 있는데, 제1 물질의 상태 밀도(5) 및/또는 제2 물질의 상태 밀도(7)가 좁아 제1 물질의 상태 밀도(5)와 제2 물질의 상태 밀도(7)가 중첩되지 않는 경우, 전하(예컨대, 정공)의 수송이 원활하게 이루어지지않아 유기발광소자(OLED)의 특성이 저하될 수 있다. 예컨대, 유기발광소자(OLED)의 발광 효율이 저하될 수 있다.
또한, 제1 물질의 최고 점유 분자 궤도(HOMO, Highest Occupied Molecular Orbital) 에너지 준위와 제2 물질의 최고 점유 분자 궤도(HOMO, Highest Occupied Molecular Orbital) 에너지 준위의 차이가 큰 경우에도 전하(예컨대, 정공)의 수송이 원활하게 이루어지지않아 유기발광소자(OLED)의 특성이 저하될 수 있다. 예컨대, 유기발광소자(OLED)의 발광 효율이 저하될 수 있다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에서, 제1 물질의 상태 밀도(5)(DOS, Density Of States)와 제2 물질의 상태 밀도(7)(DOS, Density Of States)는 적어도 일부 중첩될(겹칠) 수 있다. 제1 물질의 상태 밀도(5)와 제2 물질의 상태 밀도(7)는 적어도 일부 중첩됨으로써, 전하(예컨대, 정공)의 수송이 원활하게 이루어질 수 있다.
일 실시예에서, 제1 물질의 최고 점유 분자 궤도(HOMO, Highest Occupied Molecular Orbital) 에너지 준위와 상기 제2 물질의 최고 점유 분자 궤도(HOMO, Highest Occupied Molecular Orbital) 에너지 준위의 차이의 절대값이 0.3 eV 이하일 수 있다.
예를 들어, 제1 물질의 최고 점유 분자 궤도 에너지 준위를 HOMO1 이라고 하고, 제2 물질의 최고 점유 분자 궤도 에너지 준위를 HOMO2 라고 한다면, HOMO1 과 HOMO2 의 차이의 절대값은 0.3 eV 이하일 수 있다. HOMO1 과 HOMO2의 차이의 절대값이 0.3 eV를 초과하는 경우, 제1 물질의 상태 밀도(5)와 제2 물질의 상태 밀도(7)가 중첩되는(겹치는) 영역이 감소하거나, 제1 물질의 상태 밀도(5)와 제2 물질의 상태 밀도(7)가 중첩되는(겹치는) 영역이 존재하지 않아 전하(예컨대, 정공) 수송이 감소될 수 있다. 전하(예컨대, 정공) 수송이 감소는 전도도가 감소를 유발하고, 이로 인해, 유기발광소자의 효율을 저하시킬 수 있다. 따라서, HOMO1 과 HOMO2의 차이의 절대값이 0.3 eV 이하로 구비됨으로써, 제1 물질의 상태 밀도(5)와 제2 물질의 상태 밀도(7)가 중첩되는(겹치는) 영역이 존재하고, 이를 통해 전하(예컨대, 정공) 수송이 원활하게 이루어질 수 있다.
제1 물질의 상태 밀도(5)는 가우시안 분포(Gaussian distribution)를 갖는데, 표준편차(σ)의 값이 클수록 제1 물질의 상태 밀도(5)가 완만한 종모양 형태를 가지며, 표준편차(σ)의 값이 작을수록 제1 물질의 상태 밀도(5)가 가늘고 뾰족한 형태를 가질 수 있다. 이는 제2 물질의 상태 밀도(7) 또한 마찬가지이다.
일 실시예에서, 제1 물질의 상태 밀도(5)의 표준편차(σ)와 상기 제2 물질의 상태 밀도(7)의 표준편차(σ)의 합은 0.3 eV 이상일 수 있다. 예를 들어, 제1 물질의 상태 밀도(5)의 표준편차를 제1 표준편차(σ1) 라고 하고, 제2 물질의 상태 밀도(7)의 표준편차를 제2 표준편차(σ2) 라 한다면, 제1 표준편차(σ1)와 제2 표준편차(σ2)의 합은 0.3 eV 이상일 수 있다.
제1 물질의 상태 밀도(5)와 제2 물질의 상태 밀도(7)가 적어도 일부 중첩되되(겹쳐지되), 상기 중첩되는(겹쳐지는) 영역이 제1 표준편차(σ1)와 제2 표준편차(σ2) 이후에 존재하게 되는 경우, (예를 들어, 제1 물질의 상태 밀도(5)와 제2 물질의 상태 밀도(7)가 중첩되는(겹쳐지는) 영역이 제1 표준편차(σ1)와 제2 표준편차(σ2)의 외측에 존재하게 되는 경우) 제1 물질의 상태 밀도(5)와 제2 물질의 상태 밀도(7)가 중첩되는(겹쳐지는) 영역이 감소하여 전하(예컨대, 정공) 수송이 감소될 수 있다. 따라서, 제1 표준편차(σ1)와 제2 표준편차(σ2)의 합이 0.3 eV 미만인 경우, 제1 물질의 상태 밀도(5)와 제2 물질의 상태 밀도(7)가 중첩되는(겹쳐지는) 영역이 감소하거나 제1 물질의 상태 밀도(5)와 제2 물질의 상태 밀도(7)가 중첩되는(겹쳐지는) 영역이 존재하지 않게 되어, 전하(예컨대, 정공) 수송이 감소되어, 유기발광소자(OLED)의 발광 효율이 저하될 수 있다.
제1 표준편차(σ1)와 제2 표준편차(σ2)의 합은 0.3 eV 이상으로 구비되는 경우, 제1 물질의 상태 밀도(5)와 제2 물질의 상태 밀도(7)가 겹치는 영역이 증가하고, 이를 통해 전하(예컨대, 정공) 수송이 원활하게 이루어질 수 있다.
일 실시예에서, HOMO1 과 HOMO2의 차이의 절대값이 0.3 eV 이하로 구비되고, 제1 표준편차(σ1)와 제2 표준편차(σ2)의 합이 0.3 eV 이상으로 구비됨으로써, 제1 물질의 상태 밀도(5)와 제2 물질의 상태 밀도(7)가 중첩되는(겹치는) 영역이 증가할 수 있고, 상기 증가된 영역을 통해 전하(예컨대, 정공) 수송이 원활하게 이루어질 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 일 실시예에서, 제1 정공수송층(220a)과 제1 혼합층(220b)은 서로 접촉할 수 있고, 제1 혼합층(220b)과 제3 정공수송층(220c)은 서로 직접 접촉할 수 있다. 구체적으로, 제1 물질로 구비된 제1 정공수송층(220a) 상에 제1 물질과 제2 물질로 구비된 제1 혼합층(220b)이 직접 배치될 수 있고, 제1 혼합층(220b) 상에 제2 물질로 구비된 제3 정공수송층(220c)이 직접 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 혼합층(220b)은 제1 물질과 제2 물질로 구비되되, 제1 혼합층(220b) 내의 제1 물질의 비율은 제1 혼합층(220b) 하부에서 제1 혼합층(220b) 상부로 갈수록 점진적으로 감소할 수 있다. 제1 혼합층(220b) 중 제1 정공수송층(220a)과 가장 인접한 부분은 제1 물질로 구비될 수 있고, 제1 혼합층(220b)의 하부에서 상부로 갈수록 제1 물질의 비율은 감소하고 제2 물질의 비율은 증가할 수 있다. 또한, 제1 혼합층(220b) 중 제3 정공수송층(220c)과 가장 인접한 부분은 제2 물질로 구비될 수 있고, 제1 혼합층(220b)의 상부에서 하부로 갈수록 제1 물질의 비율은 증가하고, 제2 물질의 비율은 감소할 수 있다. 다른 표현으로, 제1 혼합층(220b)은 제1 물질과 제2 물질을 포함하되, 제1 혼합층(220b)의 제1 물질의 함량은 제1 혼합층(220b)의 하부에서 상부로 갈수록 점진적으로 감소하고 제2 물질의 함량은 제1 혼합층(220b)의 하부에서 상부로 갈수록 점진적으로 증가할 수 있다. 이때, 하부는 상부에 비해 제1 전극(210)과 인접한 부분을 의미할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 혼합층(220b)에 포함된 제1 물질의 비율이 하부에서 상부로 갈수록 감소하고, 제2 물질의 비율이 하부에서 상부로 갈수록 증가하게 구비됨으로써, 제1 물질로 구비된 제1 정공수송층(220a)에서 제2 물질로 구비된 제3 정공수송층(220c)으로 전하(예컨대, 정공)이 용이하게 이동될 수 있다.
일 실시예에서, 제3 정공수송층(220c)과 제2 혼합층(220d)은 서로 접촉할 수 있고, 제2 혼합층(220d)과 제2 정공수송층(220e)은 서로 직접 접촉할 수 있다. 구체적으로, 제2 물질로 구비된 제3 정공수송층(220c) 상에 제1 물질과 제2 물질로 구비된 제2 혼합층(220d)이 직접 배치될 수 있고, 제2 혼합층(220d) 상에 제1 물질로 구비된 제2 정공수송층(220e)이 직접 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 혼합층(220d)은 제1 물질과 제2 물질로 구비되되, 제2 혼합층(220d) 내의 제1 물질의 비율은 제2 혼합층(220d) 하부에서 제2 혼합층(220d) 상부로 갈수록 점진적으로 증가할 수 있다. 제2 혼합층(220d) 중 제3 정공수송층(220c)과 가장 인접한 부분은 제2 물질로 구비될 수 있고, 제2 혼합층(220d) 중 제2 정공수송층(220e)과 가장 인접한 부분은 제1 물질로 구비될 수 있으며, 제2 혼합층(220d)의 하부에서 상부로 갈수록 제1 물질의 비율은 증가하고 제2 물질의 비율은 감소할 수 있다. 또한, 제2 혼합층(220d) 중 제2 정공수송층(220e)과 가장 인접한 부분은 제1 물질로 구비될 수 있고, 제2 혼합층(220d)의 상부에서 하부로 갈수록 제1 물질의 비율은 감소하고, 제2 물질의 비율은 증가할 수 있다. 다른 표현으로, 제2 혼합층(220d)은 제1 물질과 제2 물질을 포함하되, 제2 혼합층(220d)의 제1 물질의 함량은 제2 혼합층(220d)의 하부에서 상부로 갈수록 점진적으로 증가하고 제2 물질의 함량은 제2 혼합층(220d)의 하부에서 상부로 갈수록 점진적으로 감소할 수 있다. 이때, 하부는 상부에 비해 제1 전극(210)과 인접한 부분을 의미할 수 있다.
일 실시예에서, 제2 혼합층(220d)에 포함된 제1 물질의 비율이 하부에서 상부로 갈수록 증가하고, 제2 물질의 비율이 하부에서 상부로 갈수록 감소하게 구비됨으로써, 제2 물질로 구비된 제3 정공수송층(220c)에서 제1 물질로 구비된 제2 정공수송층(220e)으로 전하(예컨대, 정공)가 용이하게 이동될 수 있다.
따라서, 정공수송층(220)이 순차적으로 적층된 제1 정공수송층(220a), 제1 혼합층(220b), 제3 정공수송층(220c), 제2 혼합층(220d), 및 제2 정공수송층(220e)으로 구비되고, 제1 물질과 제2 물질의 HOMO1과 HOMO2의 차이의 절대값이 0.3 eV 이하로 구비되고, 제1 표준편차(σ1)와 제2 표준편차(σ2)의 합이 0.3 eV 이상으로 구비되는 경우, 제1 물질과 제2 물질 사이에 전하(예컨대, 정공)의 수송이 원활하게 이루어질 수 있으므로, 제1 정공수송층(220a)에서 제2 정공수송층(220e)으로 전하(예컨대, 정공)가 용이하게 이동될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 물질, 및 제1 물질과 상이한 제2 물질을 이용하여 정공수송층(220)을 형성하는 경우, 정공수송층(220)은 순차적으로 적층된 제1 정공수송층(220a), 제1 혼합층(220b), 제3 정공수송층(220c), 제2 혼합층(220d), 및 제2 정공수송층(220e)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 정공수송층(220a)과 제2 정공수송층(220e)은 제1 물질로 구비될 수 있고, 제3 정공수송층(220c)은 제2 물질로 구비될 수 있으며, 제1 혼합층(220b)과 제2 혼합층(220d)은 제1 물질과 제2 물질로 구비될 수 있다.
도 8은 실시예와 비교예의 전류 밀도에 따른 효율을 도시한 그래프이고, 도 9는 실시예와 비교예의 전압에 따른 휘도를 도시한 그래프이다.
도 8과 도 9에 있어서 실시예는 순차적으로 적층된 제1 정공수송층(220a), 제1 혼합층(220b), 제3 정공수송층(220c), 제2 혼합층(220d), 및 제2 정공수송층(220e)으로 구비된 정공수송층(220)을 포함하는 유기발광소자(OLED)고, 비교예는 제1 물질로 구비된 정공수송층(220)을 포함하는 유기발광소자(OLED)에 해당한다.
도 8, 및 도 9를 참조하면, 실시예의 전류 밀도에 따른 효율 그래프와 비교예의 전류 밀도에 따른 효율 그래프는 서로 유사한 값(거동)을 갖는 것을 확인할 수 있고, 실시예의 전압에 따른 휘도 그래프와 비교예의 전압에 따른 휘도 그래프는 서로 유사한 값(거동)을 갖는 것을 확인할 수 있다.
이를 통해, 제1 물질과 제2 물질을 이용하여 형성된 정공수송층(220)을 포함하는 유기발광소자(OLED)와 제1 물질을 이용하여 형성된 정공수송층(220)을 포함하는 유기발광소자(OLED)의 특성치는 서로 유사한 것을 확인할 수 있다. 이때, 제2 물질은 제1 물질에 비해 저렴한 물질일 수 있다.
따라서, 제1 물질과 제2 물질을 이용하여 정공수송층(220)을 형성하는 경우, 제1 물질만을 이용하여 정공수송층(220)을 형성하는 경우와 유사한 광학적, 전기적 특성을 가지면서, 보다 저렴한 비용으로 정공수송층(220)을 형성할 수 있어, 유기발광소자(OLED)를 제조하는 비용을 절감시킬 수 있다. 제1 물질과 제2 물질을 이용하여 정공수송층(220)을 형성하는 경우, 제1 물질만을 이용하여 정공수송층(220)을 형성하는 경우에 비해 제1 물질의 사용률을 50% 이상 낮출 수 있고, 이를 통해 정공수송층(220)을 형성하는 재료비의 약 45% 내지 70%를 절감할 수 있어 유기발광소자(OLED)(예컨대, 표시 장치)의 제조 원가를 절감시킬 수 있다.
도 10은 도 5의 A 부분을 확대한 도면이다. 도 10의 실시예는 정공수송층(220)이 제1 정공수송층(220a), 제1 혼합층(220b), 및 제2 정공수송층(220e)을 포함한다는 점에서 도 6의 실시예와 차이가 있다. 도 10에 있어서, 도 6과 동일한 참조부호는 동일 부재를 일컫는 바, 이들의 중복 설명은 생략한다.
도 5, 도 6, 및 도 10을 참조하면, 정공수송층(220)은 제1 정공수송층(220a), 제1 혼합층(220b), 및 제2 정공수송층(220e)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 정공수송층(220a)과 제2 정공수송층(220e)은 제1 물질로 구비될 수 있고, 제1 혼합층(220b)은 제1 물질과 제2 물질로 구비될 수 있다. 이때, 제1 물질과 제2 물질은 상이할 수 있다. 따라서, 제1 혼합층(220b)은 서로 다른 제1 물질과 제2 물질이 혼합된 혼합층일 수 있다. 또는, 제1 혼합층(220b)은 제1 물질과 제2 물질이 교번적으로 배치된 층일 수 있다.
일 실시예에서, 제1 혼합층(220b)은 제1 부분(220ba)과 제2 부분(220bb)을 포함할 수 있다. 제1 혼합층(220b)은 제1 정공수송층(220a)과 제2 정공수송층(220e) 사이에 배치되되, 제1 혼합층(220b)의 제1 부분(220ba)이 제1 정공수송층(220a)과 인접한 부분이고, 제1 혼합층(220b)의 제2 부분(220bb)이 제2 정공수송층(220e)과 인접한 부분일 수 있다.
일 실시예에서, 제1 정공수송층(220a)과 제1 혼합층(220b)은 서로 접촉할 수 있다. 구체적으로, 제1 정공수송층(220a)과 제1 혼합층(220b)의 제1 부분(220ba)은 서로 접촉할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 혼합층(220b)은 제1 물질과 제2 물질을 포함하되, 제1 혼합층(220b)의 제1 부분(220ba) 내의 제1 물질의 비율은 제1 부분(220ba)의 하부에서 제1 부분(220ba)의 상부로 갈수록 점진적으로 감소할 수 있다. 제1 혼합층(220b)의 제1 부분(220ba) 중 제1 정공수송층(220a)과 가장 인접한 부분은 제1 물질이 구비될 수 있고, 제1 부분(220ba)의 하부에서 상부로 갈수록 제1 물질의 비율은 감소하고, 제2 물질의 비율은 증가할 수 있다. 다른 표현으로, 제1 혼합층(220b)의 제1 부분(220ba)은 제1 물질과 제2 물질을 포함하되, 제1 혼합층(220b)의 제1 부분(220ba) 내의 제1 물질의 함량은 제1 혼합층(220b)의 제1 부분(220ba)의 하부에서 상부로 갈수록 점진적으로 감소하고 제2 물질의 함량은 제1 혼합층(220b)의 제1 부분(220ba)의 하부에서 상부로 갈수록 점진적으로 증가할 수 있다. 이때, 하부는 상부에 비해 제1 전극(210)과 인접한 부분을 의미할 수 있다.
일 실시예에서, 제2 정공수송층(220e)과 제1 혼합층(220b)은 서로 접촉할 수 있다. 구체적으로, 제2 정공수송층(220e)과 제1 혼합층(220b)의 제2 부분(220bb)은 서로 접촉할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 혼합층(220b)은 제1 물질과 제2 물질을 포함하되, 제1 혼합층(220b)의 제2 부분(220bb) 내의 제1 물질의 비율은 제2 부분(220bb)의 하부에서 제2 부분(220bb)의 상부로 갈수록 점진적으로 증가할 수 있다. 제2 정공수송층(220e)과 제1 혼합층(220b)의 제2 부분(220bb)의 계면에는 제1 물질이 구비될 수 있고, 제2 부분(220bb)의 하부에서 상부로 갈수록 제1 물질의 비율은 증가하고, 제2 물질의 비율은 감소할 수 있다. 제1 혼합층(220b)의 제2 부분(220bb)은 제1 물질과 제2 물질을 포함하되, 제1 혼합층(220b)의 제2 부분(220bb) 내의 제1 물질의 함량은 제1 혼합층(220b)의 제2 부분(220bb)의 하부에서 상부로 갈수록 점진적으로 증가하고 제2 물질의 함량은 제1 혼합층(220b)의 제2 부분(220bb)의 하부에서 상부로 갈수록 점진적으로 감소할 수 있다.
제1 혼합층(220b)이 상기와 같은 구조로 구비됨으로써, 제1 정공수송층(220a)에서 제2 정공수송층(220e)으로 전하(예컨대, 정공)가 용이하게 이동될 수 있다.
도 11은 도 5의 A 부분을 확대한 도면이다. 도 11의 실시예는 정공수송층(220)이 제1 혼합층(220b), 제1 정공수송층(220c), 및 제2 혼합층(220d)을 포함한다는 점에서 도 6의 실시예와 차이가 있다. 도 11에 있어서, 도 6과 동일한 참조부호는 동일 부재를 일컫는 바, 이들의 중복 설명은 생략한다.
도 5, 도 6, 및 도 11을 참조하면, 정공수송층(220)은 제1 혼합층(220b), 제1 정공수송층(220c), 및 제2 혼합층(220d)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 정공수송층(220c)은 제2 물질로 구비될 수 있고, 제1 혼합층(220b)과 제2 혼합층(220d)은 제1 물질과 제2 물질로 구비될 수 있다. 이때, 제1 물질과 제2 물질은 서로 상이할 수 있다. 따라서, 제1 혼합층(220b)과 제2 혼합층(220d)은 서로 다른 제1 물질과 제2 물질이 혼합된 혼합층일 수 있다. 또는, 제1 혼합층(220b)과 제2 혼합층(220d)은 서로 다른 제1 물질과 제2 물질이 교번적으로 배치된 층일 수 있다.
일 실시예에서, 제1 혼합층(220b)과 제1 정공수송층(220c)은 서로 직접 접촉할 수 있고, 제1 정공수송층(220c)과 제2 혼합층(220d)은 서로 직접 접촉할 수 있다. 구체적으로, 제1 물질과 제2 물질로 구비된 제1 혼합층(220b) 상에 제2 물질로 구비된 제1 정공수송층(220c)이 직접 배치될 수 있고, 제1 정공수송층(220c) 상에 제1 물질과 제2 물질로 구비된 제2 혼합층(220d)이 직접 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 혼합층(220b)은 제1 물질과 제2 물질로 구비되되, 제1 혼합층(220b) 내의 제1 물질의 비율은 제1 혼합층(220b)의 하부에서 제1 혼합층(220b)의 상부로 갈수록 점진적으로 감소할 수 있다. 제1 혼합층(220b) 중 제1 전극(210)과 가장 인접한 부분은 제1 물질로 구비될 수 있고, 제1 혼합층(220b)의 하부에서 상부로 갈수록 제1 물질의 비율은 감소하고 제2 물질의 비율은 증가할 수 있다. 또한, 제1 혼합층(220b) 중 제1 정공수송층(220c)과 가장 인접한 부분은 제2 물질로 구비될 수 있고, 제1 혼합층(220b)의 상부에서 하부로 갈수록 제1 물질의 비율은 증가하고, 제2 물질의 비율은 감소할 수 있다. 다른 표현으로, 제1 혼합층(220b)은 제1 물질과 제2 물질을 포함하되, 제1 혼합층(220b)의 제1 물질의 함량은 제1 혼합층(220b)의 하부에서 상부로 갈수록 점진적으로 감소하고 제2 물질의 함량은 제1 혼합층(220b)의 하부에서 상부로 갈수록 점진적으로 증가할 수 있다. 이때, 하부는 상부에 비해 제1 전극(210)과 인접한 부분을 의미할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 혼합층(220b)에 포함된 제1 물질의 비율이 하부에서 상부로 갈수록 감소하고, 제2 물질의 비율이 하부에서 상부로 갈수록 증가하게 구비됨으로써, 제1 혼합층(220b)에서 제2 물질로 구비된 제1 정공수송층(220c)으로 전하(예컨대, 정공)이 용이하게 이동될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 혼합층(220d)은 제1 물질과 제2 물질로 구비되되, 제2 혼합층(220d) 내의 제1 물질의 비율은 제2 혼합층(220d)의 하부에서 제2 혼합층(220d)의 상부로 갈수록 점진적으로 증가할 수 있다. 제2 혼합층(220d) 중 제1 정공수송층(220c)과 가장 인접한 부분은 제2 물질로 구비될 수 있고, 제2 혼합층(220d) 중 제2 전극(240)과 가장 인접한 부분은 제1 물질로 구비될 수 있으며, 제2 혼합층(220d)의 하부에서 상부로 갈수록 제1 물질의 비율은 증가하고 제2 물질의 비율은 감소할 수 있다. 또한, 제2 혼합층(220d) 중 제2 전극(240)과 가장 인접한 부분은 제1 물질로 구비될 수 있고, 제2 혼합층(220d)의 상부에서 하부로 갈수록 제1 물질의 비율은 감소하고, 제2 물질의 비율은 증가할 수 있다. 다른 표현으로, 제2 혼합층(220d)은 제1 물질과 제2 물질을 포함하되, 제2 혼합층(220d)의 제1 물질의 함량은 제2 혼합층(220d)의 하부에서 상부로 갈수록 점진적으로 증가하고 제2 물질의 함량은 제2 혼합층(220d)의 하부에서 상부로 갈수록 점진적으로 감소할 수 있다. 이때, 하부는 상부에 비해 제1 전극(210)과 인접한 부분을 의미할 수 있다.
일 실시예에서, 제2 혼합층(220d)에 포함된 제1 물질의 비율이 하부에서 상부로 갈수록 증가하고, 제2 물질의 비율이 하부에서 상부로 갈수록 감소하게 구비됨으로써, 제2 물질로 구비된 제1 정공수송층(220c)에서 제2 혼합층(220d)으로 전하(예컨대, 정공)가 용이하게 이동될 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 정공수송층(220) 상에는 발광층(230)이 배치될 수 있다. 발광층(230)은 고분자 유기물질 또는 저분자 유기물질을 포함할 수 있으며, 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 빛을 방출할 수 있다. 발광층(230) 상에는 제2 전극(240)이 배치될 수 있다. 제2 전극(240)은 일함수가 낮은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 제2 전극(240)은 은(Ag), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 금(Au), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 이리듐(Ir), 크롬(Cr), 리튬(Li), 칼슘(Ca) 또는 이들의 합금 등을 포함하는 (반)투명층을 포함할 수 있다. 또는, 제2 전극(240)은 전술한 물질을 포함하는 (반)투명층 상에 ITO, IZO, ZnO 또는 In2O3과 같은 층을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 전극(210)과 정공수송층(220) 사이에는 정공주입층이 배치될 수 있고, 발광층(230)과 제2 전극(240) 사이에는 전자수송층, 및/또는 전자주입층이 배치될 수 있다.
도 12 및 도 13은 일 실시예에 따른 표시 장치에 제조 방법을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
이하에서는, 도 12, 및 도 13을 참조하여 표시 장치의 제조 방법을 설명한다.
도 12, 및 도 13을 참조하면, 표시 장치의 제조 방법은 기판(100) 상에 제1 전극(210)을 형성하는 단계, 및 제1 전극(210) 상에 정공수송층(220)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
기판(100) 상에 제1 전극(210)을 형성하는 단계에서는 먼저, 글라스재, 세라믹재, 금속재, 또는 플렉서블 또는 벤더블 특성을 갖는 물질을 포함하는 기판(100) 상에 배리어층(103), 및 버퍼층(107)을 형성할 수 있다. 배리어층(103), 및 버퍼층(107)은 각각 실리콘산화물(SiOX), 실리콘질화물(SiNX), 실리콘산질화물(SiOXNY), 알루미늄산화물(Al2O3), 티타늄산화물(TiO2), 탄탈산화물(Ta2O5), 하프늄산화물(HfO2), 또는 아연산화물(ZnO) 등과 같은 무기 절연물을 포함할 수 있다.
이후, 버퍼층(107) 상에 박막트랜지스터(TFT), 및 스토리지 커패시터(Cst)를 형성할 수 있다. 박막트랜지스터(TFT)는 반도체층(134), 반도체층(134)과 중첩하는 게이트전극(136), 및 반도체층(134)과 전기적으로 연결되는 연결전극을 포함할 수 있다. 스토리지 커패시터(Cst)는 하부전극(144), 및 상부전극(146)을 포함할 수 있다.
버퍼층(107) 상에는 반도체층(134)이 형성될 수 있다. 반도체층(134)은 게이트전극(136)과 중첩하는 채널영역(131), 및 채널영역(131)의 양측에 배치되되 채널영역(131)보다 고농도의 불순물을 포함하는 소스영역(132) 및 드레인영역(133)을 포함할 수 있다.
반도체층(134) 상에는 제1 절연층(109)이 형성될 수 있고, 제1 절연층(109) 상에는 게이트전극(136)이 형성될 수 있으며, 게이트전극(136) 상에는 제2 절연층(111)이 형성될 수 있다.
제1 절연층(109) 상에는 스토리지 커패시터(Cst)가 형성될 수 있다. 스토리지 커패시터(Cst)는 하부전극(144), 및 하부전극(144)과 중첩되는 상부전극(146)을 포함할 수 있다. 스토리지 커패시터(Cst)의 하부전극(144)과 상부전극(146)은 제2 절연층(111)을 사이에 두고 중첩될 수 있다.
제2 절연층(111) 상에는 상부전극(146)이 형성될 수 있고, 상부전극(146) 상에는 제3 절연층(113)이 형성될 수 있으며, 제3 절연층(113) 상에는 연결전극인 소스전극(137)과 드레인전극(138)이 형성될 수 있다.
소스전극(137)과 드레인전극(138) 상에는 제1 평탄화층(117)이 형성될 수 있고, 제1 평탄화층(117) 상에는 컨택메탈층(CM)이 형성될 수 있으며, 컨택메탈층(CM) 상에는 제2 평탄화층(119)이 형성될 수 있다.
제2 평탄화층(119) 상에는 제1 전극(210)과 화소정의막(180)이 형성될 수 있다. 화소정의막(180)은 제1 전극(210)의 적어도 일부를 노출시키는 개구를 가질 수 있다.
이후, 제1 전극(210) 상에 정공수송층(220)을 형성하는 단계가 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 정공수송층(220)은 제1 전극(210)으로 제1 물질과 제2 물질을 분사하여 형성할 수 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 간략하게 도시한 도면이다. 도 14는 제1 전극(210) 상에 정공수송층(220)을 형성하는 과정을 설명하기 위해 도시한 도면으로서, 도 14의 기판(100) 상에는 도 12에 도시된 구성요소들이 배치될 수 있다. 예컨대, 도 12에 도시된 구성요소들이 증착원(420, 430)들과 마주보도록 배치될 수 있다. 다만, 도 14에 있어서 설명, 및 도시의 편의를 위해 기판(100) 상에 배치된 구성요소들을 생략하였다.
도 14를 참조하면, 기판(100, 예컨대, 제1 전극(210)) 상에 정공수송층(220)을 형성하는 단계에서는, 제1 증착원(420)을 이용하여 제1 물질을 기판(100, 예컨대, 제1 전극(210))으로 분사하고, 제2 증착원(430)을 이용하여 상기 제1 물질과 상이한 제2 물질을 기판(100, 예컨대, 제1 전극(210))으로 분사할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 증착원(420)과 제2 증착원(430)은 레일(410)을 따라 챔버 내를 제1 방향(x 방향)으로 왕복 이동(운동)하면서 기판(100, 예컨대, 제1 전극(210))의 전체 증착 영역에 각각 제1 물질과 제2 물질을 분사할 수 있다. 도 14에는 각각 한 개의 제1 증착원(420)과 제2 증착원(430)을 도시하였으나, 증착원(420, 430)들이 개수가 이에 한정되는 것은 아니다. 도시되지는 않았느나, 제1 증착원(420)과 제2 증착원(430)은 각각 두 개 또는 세 개 이상 구비될 수도 있다.
예를 들어, 제1 증착원(420)과 제2 증착원(430)은 제1 방향(x 방향)으로 이동(운동)하면서 기판(100, 예컨대, 제1 전극(210)) 상에 각각 제1 물질과 제2 물질을 분사할 수 있다. 또한, 제1 증착원(420)과 제2 증착원(430)은 다시 본래의 위치로 이동(운동)하면서 기판(100, 예컨대, 제1 전극(210)) 상에 각각 제1 물질과 제2 물질을 분사할 수 있다. 따라서, 제1 증착원(420)과 제2 증착원(430)은 제1 방향(x 방향)으로 왕복 이동(운동)하면서, 기판(100, 예컨대, 제1 전극(210)) 상에 각각 제1 물질과 제2 물질을 분사하여 정공수송층(220)을 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 증착원(420)과 제2 증착원(430)이 고정된 상태에서 기판(100)이 왕복 운동하거나 회전하면서 증착이 수행될 수도 있다.
도 15, 및 도 16은 일 실시예에 따른 표시 장치의 정공수송층을 증착하는 과정을 설명하기위해 도시한 도면들이다.
도 15를 참고하면, 제1 증착원(420)은 제1 물질을 기판(100, 예컨대, 제1 전극(210))으로 분사할 수 있고, 제2 증착원(430)은 제1 물질과 상이한 제2 물질을 기판(100, 예컨대, 제1 전극(210))으로 분사할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 증착원(420)과 제2 증착원(430)은 각각 제한판(425, 435)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 증착원(420)은 제1 제한판(425a)과 제2 제한판(425b)을 포함할 수 있고, 제2 증착원(430)은 제3 제한판(435a)과 제4 제한판(435b)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 물질은 제1 증착원(420)으로부터 a 부분으로 분사될 수 있고, 제2 물질은 제2 증착원(430)으로부터 b 부분으로 분사될 수 있다. 이때, 제1 물질이 제1 증착원(420)으로부터 분사되는 a 부분과 제2 물질이 제2 증착원(430)으로부터 분사되는 b 부분이 중첩되는 c 부분이 형성될 수 있다.
이하에서는 도 6의 제1 정공수송층(220a), 제1 혼합층(220b), 제3 정공수송층(220c), 제2 혼합층(220d), 및 제2 정공수송층(220e)으로 구비된 정공수송층(220)을 예로 설명하기로 한다.
먼저, 제1 증착원(420)과 제2 증착원(430)으로부터 각각 제1 물질과 제2 물질이 분사되되, a 부분 중에서 c 부분과 중첩되는 부분을 제외한 a 부분에 분사된 제1 물질이 제1 정공수송층(220a)을 형성할 수 있다. 따라서, 제1 정공수송층(220a)은 제1 물질로 구비될 수 있다. 이때, 제1 증착원(420)과 제2 증착원(430)이 제1 방향(x 방향)으로 이동(운동)하며 증착이 수행되므로, 기판(100, 예컨대, 제1 전극(210)) 상에는 전체적으로 제1 정공수송층(220a)이 형성될 수 있다.
이후, 제1 정공수송층(220a) 상에 제1 물질이 제1 증착원(420)으로부터 분사되는 a 부분과 제2 물질이 제2 증착원(430)으로부터 분사되는 b 부분이 중첩되는 c 부분에 분사된 제1 물질과 제2 물질이 제1 혼합층(220b)을 형성할 수 있다. 따라서, 제1 혼합층(220b)은 제1 물질과 제2 물질이 혼합된 층일 수 있고, 제1 혼합층(220b)은 제1 정공수송층(220a) 상에 직접 형성될 수 있다. 이때, 제1 증착원(420)과 제2 증착원(430)이 제1 방향(x 방향)으로 이동(운동)하며 증착이 수행되므로, 제1 정공수송층(220a) 상에 전체적으로 제1 물질과 제2 물질이 혼합된 제1 혼합층(220b)이 형성되되, 제1 혼합층(220b) 내의 제1 물질의 비율은 제1 혼합층(220b)의 하부에서 상부로 갈수록 점진적으로 감소할 수 있고, 제2 물질의 비율은 제1 혼합층(220b)의 하부에서 상부로 갈수록 점진적으로 증가할 수 있다. 이때, 하부는 상부에 비해 제1 전극(210)과 인접한 부분을 의미할 수 있다.
이후, 제1 혼합층(220b) 상에 b 부분 중 c 부분과 중첩되는 부분을 제외한 c 부분에 분사된 제2 물질이 제3 정공수송층(220c)을 형성할 수 있다. 따라서, 제3 정공수송층(220c)은 제2 물질로 구비될 수 있다. 이때, 제1 증착원(420)과 제2 증착원(430)이 제1 방향(x 방향)으로 이동(운동)하며 증착이 수행되므로, 제1 혼합층(220b) 상에는 전체적으로 제3 정공수송층(220c)이 형성될 수 있다.
또한, 제1 증착원(420)과 제2 증착원(430)은 다시 본래의 위치로 이동(운동)하면서 기판(100, 예컨대, 제1 전극(210)) 상에 각각 제1 물질과 제2 물질을 분사할 수 있으므로, 제3 정공수송층(220c) 상에 제2 혼합층(220d)이 형성될 수 있고, 제2 혼합층(220d) 상에 제2 정공수송층(220e)이 형성될 수 있다. 제2 혼합층(220d)은 제1 물질과 제2 물질이 혼합된 층일 수 있고, 제2 정공수송층(220e)은 제1 물질로 구비된 층일 수 있다.
상기와 같은 과정을 통해 기판(100, 예컨대, 제1 전극(210)) 상에 제1 정공수송층(220a), 제1 혼합층(220b), 제3 정공수송층(220c), 제2 혼합층(220d), 및 제2 정공수송층(220e)으로 구비된 정공수송층(220)이 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 증착원(420, 430)들의 한번의 왕복 운동(이동)으로 기판(100, 예컨대, 제1 전극(210)) 상에 제1 정공수송층(220a), 제1 혼합층(220b), 제3 정공수송층(220c), 제2 혼합층(220d), 및 제2 정공수송층(220e)으로 구비된 정공수송층(220)이 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 증착원(420, 430)들에 포함된 제한판(425, 435)들의 각도(또는 높이)를 조절하여 제1 물질 및/또는 제2 물질이 증착되는 영역을 조절할 수 있다.
예를 들어, 도 16에 도시된 바와 같이, 제2 증착원(430)에 포함된 제3 제한판(435a)의 높이를 제1 높이(t1, 도 15)에서 제2 높이(t2)로 낮추는 경우, 제2 증착원(430)으로부터 제2 물질이 더 넓은 부분(영역)으로 분사되도록 함으로써, 제1 물질이 분사되는 a 부분과 제2 물질이 분사되는 b 부분의 중첩되는 c 부분을 증가시켜 제1 혼합층(220b) 및/또는 제2 혼합층(220d)의 두께를 증가시킬 수 있다.
일 실시예에서, 제1 물질이 분사되는 a 부분, 및 제1 물질이 분사되는 a 부분과 제2 물질이 분사되는 b 부분의 중첩되는 c 부분이 완전히 중첩되고, b 부분 중에서 c 부분과 중첩되는 부분을 제외한 b 부분이 존재하는 경우, 도 11과 같은 제1 혼합층(220b), 제1 정공수송층(220c), 및 제2 혼합층(220d)이 순차적으로 형성된 정공수송층(220)이 형성될 수 있다. 이때, 제1 혼합층(220b)과 제2 혼합층(220d)은 제1 물질과 제2 물질이 혼합된 층일 수 있고, 제1 정공수송층(220c)은 제2 물질로 구비된 층일 수 있다.
또한, 제1 증착원(420)의 제1 제한판(425a)의 각도(또는 높이)를 조절하여 상기와 같은 구조를 가진 정공수송층(220)을 형성할 수도 있다.
일 실시예에서, 제1 증착원(420)의 제2 제한판(425b)의 각도(또는 높이)를 조절하거나, 제2 증착원(430)의 제4 제한판(435d)의 각도(또는 높이)를 조절함으로써, 도 10과 같은 제1 정공수송층(220a), 제1 혼합층(220b), 및 제2 정공수송층(220e)이 순차적으로 형성된 정공수송층(220)이 형성될 수 있다. 이때, 제1 혼합층(220b)은 제1 물질과 제2 물질이 혼합된 층일 수 있고, 제1 정공수송층(220a)과 제2 정공수송층(220e)은 제1 물질로 구비된 층일 수 있다.
이후, 도시되지는 않았으나, 정공수송층(220) 상에 발광층(230, 도 5)을 형성하는 단계, 및 발광층(230, 도 5) 상에 제2 전극(240, 도 5)을 형성하는 단계가 더 수행될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 표시 장치
210: 제1 전극
220: 정공수송층
230: 발광층
240: 제2 전극
210: 제1 전극
220: 정공수송층
230: 발광층
240: 제2 전극
Claims (20)
- 기판;
상기 기판 상에 배치되는 제1 전극;
상기 제1 전극 상에 배치되는 제2 전극;
상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 발광층; 및
상기 제1 전극과 상기 발광층 사이에 위치하고, 제1 물질, 및 상기 제1 물질과 상이한 제2 물질이 혼합된 제1 혼합층을 포함하는 정공수송층;
을 구비하고,
상기 제1 물질의 최고 점유 분자 궤도(HOMO, Highest Occupied Molecular Orbital) 에너지 준위와 상기 제2 물질의 최고 점유 분자 궤도(HOMO, Highest Occupied Molecular Orbital) 에너지 준위의 차이의 절대값이 0.3 eV 이하인, 표시 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제1 물질의 상태 밀도(DOS, Density Of States)와 상기 제2 물질의 상태 밀도(DOS, Density Of States)는 적어도 일부 중첩되는, 표시 장치. - 제2항에 있어서,
상기 제1 물질의 상태 밀도의 표준편차와 상기 제2 물질의 상태 밀도의 표준편차의 합은 0.3 eV 이상인, 표시 장치. - 제3항에 있어서,
상기 정공수송층은, 상기 제1 전극과 상기 제1 혼합층 사이에 위치하고, 상기 제1 물질로 구비된 제1 정공수송층, 및 상기 제1 혼합층과 상기 제2 전극 사이에 위치하고 상기 제1 물질로 구비된 제2 정공수송층을 더 포함하는, 표시 장치. - 제4항에 있어서,
상기 제1 혼합층은 제1 부분, 및 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 부분 내의 상기 제1 물질의 비율은 상기 제1 부분의 하부에서 상기 제1 부분의 상부로 갈수록 점진적으로 감소하고, 상기 제2 부분에서 상기 제1 물질의 비율은 상기 제2 부분의 하부에서 상기 제2 부분의 상부로 갈수록 점진적으로 증가하는, 표시 장치. - 제5항에 있어서,
상기 제1 부분은 상기 제1 정공수송층과 서로 접촉하고, 상기 제2 부분은 상기 제2 정공수송층과 서로 접촉하는, 표시 장치. - 제4항에 있어서,
상기 정공수송층은, 제1 혼합층과 제2 정공수송층 사이에 위치하고 상기 제2 물질로 구비된 제3 정공수송층, 및 상기 제3 정공수송층과 상기 제2 정공수송층 사이에 위치하고 상기 제1 물질과 상기 제2 물질이 혼합된 제2 혼합층을 더 포함하는, 표시 장치. - 제7항에 있어서,
상기 제1 혼합층 내에서 상기 제1 물질의 비율은 상기 제1 혼합층의 하부에서 상기 제1 혼합층의 상부로 갈수록 점진적으로 감소하는, 표시 장치. - 제8항에 있어서,
상기 제1 정공수송층과 상기 제1 혼합층은 서로 접촉하고, 상기 제1 혼합층과 상기 제3 정공수송층은 서로 접촉하는, 표시 장치. - 제7항에 있어서,
상기 제2 혼합층 내에서 상기 제1 물질의 비율은 상기 제2 혼합층의 하부에서 상기 제2 혼합층의 상부로 갈수록 점진적으로 증가하는, 표시 장치. - 제9항에 있어서,
상기 제2 정공수송층과 상기 제2 혼합층은 서로 접촉하고, 상기 제2 혼합층과 상기 제3 정공수송층은 서로 접촉하는, 표시 장치. - 제3항에 있어서,
상기 정공수송층은 상기 제1 혼합층과 상기 제2 전극 사이에 위치하는 제2 혼합층, 및 상기 제2 혼합층과 상기 제2 전극 사이에 위치하고 상기 제2 물질로 구비된 제1 정공수송층을 더 포함하는, 표시 장치. - 제12항에 있어서,
상기 제1 혼합층 내의 상기 제1 물질의 비율은 상기 제1 혼합층의 하부에서 상기 제1 혼합층의 상부로 갈수록 점진적으로 감소하는, 표시 장치. - 제13항에 있어서,
상기 제2 혼합층 내의 상기 제1 물질의 비율은 상기 제2 혼합층의 하부에서 상기 제2 혼합층의 상부로 갈수록 점진적으로 증가하는, 표시 장치. - 제14항에 있어서,
상기 제1 혼합층과 상기 제1 정공수송층은 서로 접촉하고, 상기 제1 정공수송층과 상기 제2 혼합층은 서로 접촉하는, 표시 장치. - 기판 상에 제1 전극을 형성하는 단계; 및
제1 방향으로 왕복 운동하는 제1 증착원을 이용하여 제1 물질을 상기 제1 전극으로 분사하고, 상기 제1 방향으로 왕복 운동하는 제2 증착원을 이용하여 제2 물질을 상기 제1 전극으로 분사하는 단계;
를 포함하고,
상기 제1 물질의 최고 점유 분자 궤도(HOMO, Highest Occupied Molecular Orbital) 에너지 준위와 상기 제2 물질의 최고 점유 분자 궤도(HOMO, Highest Occupied Molecular Orbital) 에너지 준위의 차이의 절대값이 0.3 eV 이하인, 표시 장치의 제조 방법. - 제16항에 있어서,
상기 제1 물질의 상태 밀도(DOS, Density Of States)와 상기 제2 물질의 상태 밀도(DOS, Density Of States)는 적어도 일부 중첩되는, 표시 장치의 제조 방법. - 제17항에 있어서,
상기 제1 물질의 상태 밀도의 표준편차와 상기 제2 물질의 상태 밀도의 표준편차의 합은 0.3 eV 이상인, 표시 장치의 제조 방법. - 제17항에 있어서,
상기 제1 증착원을 이용하여 상기 제1 물질을 상기 제1 전극으로 분사, 및 상기 제2 증착원을 이용하여 상기 제2 물질을 상기 제1 전극으로 분사하는 단계는,
상기 제1 물질로 구비된 제1 정공수송층, 상기 제1 물질과 상기 제2 물질이 혼합된 제1 혼합층, 및 상기 제1 물질로 구비된 제2 정공수송층을 포함하는 정공수송층을 형성하는 단계인, 표시 장치의 제조 방법. - 제19항에 있어서,
상기 정공수송층은 상기 제1 혼합층과 상기 제2 정공수송층 사이에 위치하는 제2 혼합층, 및 상기 제1 혼합층과 상기 제2 혼합층 사이에 위치하는 제3 정공수송층을 더 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.
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